[发明专利]铰接边界条件轴心受压金属构件试验装置及试验方法

权利要求书

1.铰接边界条件轴心受压金属构件试验装置，其特征在于：包括有位于上方的水平设置的正方形厚钢板，及位于下方的水平设置的长方形薄钢板，长方形薄钢板平面尺寸大于正方形厚钢板，所述正方形厚钢板底面中间连接有较大的楔形钢块，较大的楔形钢块与正方形厚钢板的轴线相重合，该轴线与长方形薄钢板短边平行，较大的楔形钢块的顶端开有贯通的三角形凹槽，三角形凹槽平行于长方形薄钢板的短边；所述长方形薄钢板两侧沿长边方向各开有贯通的长方形扁平凹槽，长方形扁平凹槽平行于长方形薄钢板长边，长方形薄钢板顶面中间连接有与长方形扁平凹槽相垂直的较小的楔形钢块，较小的楔形钢块的截面形状与较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽的截面形状相契合，但尺寸略大。

2.一种基于权利要求1所述试验装置的铰接边界条件轴心受压金属构件试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、首先将一对试验装置的上部连接有较大楔形钢块的正方形厚钢板分别安装于万能试验机的上方和下方，采用激光投线仪使得安装于万能试验机上方和下方的较大楔形钢块的轴线相重合，然后将下部连接有较小的楔形钢块的长方形薄钢板与金属构件的两端固定在一起，使得较小的楔形钢块的轴线位于金属构件的截面形心处；

（2）、试验前，将连接有长方形薄钢板的金属构件放置于万能试验机上，使得固定于金属构件底端的较小的楔形钢块的尖端正好坐落在安装于万能试验机下方的较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽中；

（3）、开启万能试验机，固定安装于万能试验机上方的较大的楔形钢块，缓慢升高安装于试验机下方的较大的楔形钢块，使得坐落于较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽中的金属构件与安装于万能试验机上方的较大的楔形钢块逐渐靠拢，直到固定于金属构件顶端的较小的楔形钢块的尖端正好接触到安装于万能试验机上方的较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽中，暂停万能试验机；

（4）、然后在金属构件的形心截面处沿着固定于两端的长方形薄钢板的长边方向安装1个垂直于金属构件表面的位移传感器，用来测量预加载阶段金属构件形心截面处的侧向变形，在金属构件的形心截面处沿着固定于两端的长方形薄钢板的短边方向两侧表面分别布置4个电阻应变片，用来测量预加载阶段金属构件形心截面处的应变，并将位移传感器和电阻应变片分别连接数据采集仪；

（5）、重新开启万能试验机，对金属构件施加较小的初始荷载，通过数据采集仪记录下初始荷载P，位移传感器的读数δ和电阻应变片的读数ε1、ε2、ε3、ε4，其中ε1和ε2为金属构件形心截面处受拉一侧表面的拉应变，ε3和ε4为金属构件形心截面处受压一侧表面的压应变，则金属构件的初始偏心距为，其中E为金属构件的弹性模量，I为金属构件形心截面沿着固定于两端的长方形薄钢板的短边方向的惯性矩，D为金属构件形心截面处受拉一侧和受压一侧电阻应变片之间的距离；

（6）、连续观察试验预加载阶段金属构件的初始偏心距e0，如果其平均值接近于0，则说明外加荷载通过了金属构件的形心，没有产生任何的偏心弯矩；如果其平均值与0的差值较大，则说明外加荷载没有通过金属构件的形心，对金属构件产生了不可忽略的偏心弯矩，此时需要卸去初始荷载，重新调整固定于金属构件顶端和底端的较小楔形钢块相对于金属构件形心的位置，然后重复以上预加载的试验过程，直到金属构件的初始偏心距e0的平均值接近于0为止，从而准确的对金属构件施加轴心压力。